發(fā)布時間：2017-04-02 07:00

  本文關鍵詞：垃圾焚燒過程中鉛和鎘揮發(fā)特性及機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著城市生活垃圾產量不斷攀升,許多城市已經出現了不同程度的“垃圾圍城”現象。垃圾焚燒法,因其具有減容化、無害化、資源化等優(yōu)點,已成為目前垃圾處理研究的重點。但垃圾焚燒不可避免地產生二次污染,尤其是其中的重金屬污染,嚴重限制了垃圾焚燒技術的應用。本文通過實驗和模擬計算相結合的方法,深入分析了重金屬鉛和鎘的揮發(fā)特性及其影響機理。首先,在管式爐上研究了有機氯(PVC)和無機氯(NaCl)對重金屬Pb、Cd動態(tài)揮發(fā)特性的影響。通過氯釋放特性分析、低溫氯化分析和相關物質的熱重差熱分析,獲得了氯對Pb、Cd揮發(fā)影響的機理。實驗結果表明,氯化物均能促進Pb、Cd的揮發(fā),且PVC對Pb、Cd揮發(fā)的促進作用略強于NaCl,但是二者發(fā)生作用的機理完全不同。PVC通過釋放含氯氣體將Pb、Cd氯化為相應氯化物,從而促進Pb、Cd的揮發(fā)。NaCl不釋放含氯氣體,而是以SiO2、Al2O3為介質,直接氯化Pb、Cd,從而促進Pb、Cd的揮發(fā)。其次,在管式爐上研究了不同形態(tài)的硫(S、Na2SO4)對重金屬Pb、Cd動態(tài)揮發(fā)特性的影響。通過硫化分析和相關物質的熱重差熱分析,獲得了硫對Pb、Cd揮發(fā)影響的機理。實驗結果表明,S會與Pb反應生成難揮發(fā)化合物從而抑制Pb的揮發(fā)；S與Cd反應微弱,而S在焚燒系統(tǒng)中燃燒增強了系統(tǒng)的還原性氣氛,促進了CdO的還原反應,從而促進了Cd的揮發(fā)。Pb、Cd與Na2SO4均不發(fā)生反應,而是仍以PbO和CdO的形式存在。由于Na2SO4在焚燒系統(tǒng)中會吸熱融化,從而略微抑制了Pb和Cd的揮發(fā)。最后,在實驗研究的基礎上,本文采用HSC chemistry 6.0軟件模擬計算了氣氛、溫度、氯、硫和鈣對Pb、Cd轉化特性的影響。模擬結果與實驗結果進行對比,進一步解釋氯和硫對Pb、Cd揮發(fā)影響的機理。氧化性氣氛下和還原性氣氛下,Pb、Cd在系統(tǒng)中存在的形態(tài)不同。無論是氧化性氣氛還是還原性氣氛,氯都會使Pb、Cd向其氯化物形態(tài)轉化,從而促進Pb、Cd的揮發(fā)。氧化性氣氛下,硫會使Pb、Cd向其硫酸物形態(tài)轉化；而還原性氣氛下,硫使Pb、Cd向其硫化物形態(tài)轉化。在氧化性氣氛下,低溫段Ca會結合Cl,從而阻止PbCl2、CdCl2生成。高溫段CaCl2發(fā)生分解,Cl開始與Pb、 Cd結合生成PbCl2、CdCl2。低溫段Ca會結合S,從而阻止PbSO4、CdSO4生成。在還原性氣氛下,Ca始終結合Cl,阻止PbCl2、CdCl2生成。Ca不與S發(fā)生結合,對Pb、 Cd轉化特性影響較小。
【關鍵詞】：垃圾焚燒 鉛 鎘 揮發(fā)特性 機理研究
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X799.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 城市生活垃圾處理概況10-13
• 1.1.1 城市生活垃圾產量10-11
• 1.1.2 城市生活垃圾對生態(tài)的影響11-12
• 1.1.3 城市生活垃圾處理方式12-13
• 1.2 重金屬的危害與遷移機理13-16
• 1.2.1 垃圾焚燒處理概況13-14
• 1.2.2 垃圾中重金屬的危害14-15
• 1.2.3 重金屬遷移轉化機理15-16
• 1.3 垃圾中重金屬特性國內外研究現狀16-18
• 1.3.1 重金屬揮發(fā)影響因素研究現狀16-17
• 1.3.2 重金屬控制技術研究現狀17-18
• 1.3.3 重金屬轉化熱力學模擬研究現狀18
• 1.4 技術路線和研究內容18-19
• 1.5 小結19-21
• 第二章 垃圾焚燒過程中氯對Pb、Cd揮發(fā)特性研究21-34
• 2.1 實驗部分21-25
• 2.1.1 實驗樣品制備21-22
• 2.1.2 實驗裝置22
• 2.1.3 實驗步驟22-23
• 2.1.4 消解方法和數據測量23-24
• 2.1.5 實驗誤差分析24-25
• 2.2 實驗結果及分析25-32
• 2.2.1 氯化物對Pb和Cd動態(tài)揮發(fā)的影響25-28
• 2.2.2 氯釋放實驗28-29
• 2.2.3 PVC對Pb和Cd的低溫氯化分析29-30
• 2.2.4 熱重差熱分析30-32
• 2.3 影響機理分析32-33
• 2.4 小結33-34
• 第三章 垃圾焚燒過程中硫對Pb、Cd揮發(fā)特性研究34-41
• 3.1 實驗部分34
• 3.2 實驗結果和分析34-39
• 3.2.1 硫對Pb和Cd動態(tài)揮發(fā)的影響34-36
• 3.2.2 硫對Pb和Cd的硫化分析36-37
• 3.2.3 熱重差熱分析37-39
• 3.3 影響機理分析39
• 3.4 小結39-41
• 第四章 垃圾焚燒過程中Pb、Cd形態(tài)轉化熱力學模擬研究41-59
• 4.1 熱力學平衡計算基本原理41-42
• 4.2 熱力學平衡計算模型及條件42-43
• 4.3 熱力學平衡模擬43-57
• 4.3.1 引入物質形態(tài)的篩選43
• 4.3.2 溫度對Pb和Cd轉化特性影響43-45
• 4.3.3 氯對Pb和Cd轉化特性影響45-50
• 4.3.4 硫對Pb和Cd轉化特性影響50-55
• 4.3.5 鈣對Pb和Cd轉化特性影響55-57
• 4.4 小結57-59
• 第五章 結論與展望59-61
• 5.1 本文結論59-60
• 5.2 展望60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻62-67
• 攻讀碩士學位期間成果67

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